Dentro del rover Perseverance se encuentra un aparato reluciente del tamaño de una tostadora. No tiene nada que ver con el objetivo principal de la misión de buscar signos de vida antigua en el Planeta Rojo, y técnicamente sigue siendo un prototipo, pero el dispositivo resulta ser uno de los componentes más exigentes del vehículo.
Cuando se enciende, el dispositivo reluciente consumirá casi un tercio del poder de la perseverancia, corriendo tan caliente que los desarrolladores tuvieron que rodearlo con uno de los materiales aislantes más conocidos para evitar que dañe la máquina de 2.700 millones de dólares. Sin embargo, los científicos detrás del prototipo creen que la experiencia obtenida de las pruebas de campo superará con creces los costos del proyecto.
“Las principales misiones de Marte dependerán de ello”, dice Michael Hecht, investigador del MIT e investigador principal del experimento. Incluso podría ser “algo de lo que dependerá la vida de las personas”, agrega.
La caja dorada se llama Experimento de utilización de recursos in situ Mars OXygen, o MOXIE para abreviar. (Proveniente de Boston, Hecht eligió el nombre en parte para honrar el famoso refresco nacido en Massachusetts en toda Nueva Inglaterra, y este año se desempeñó como gran mariscal en el desfile anual MOXIE de Maine). MOXIE tiene como objetivo actuar como un árbol mecánico. Inhalará dióxido de carbono de la atmósfera marciana, que es unas cien veces menos densa que la de la Tierra pero está compuesta casi en su totalidad por CO2. Luego exhalará oxígeno, de regreso a la atmósfera en esta misión, pero quizás la próxima vez, a los tanques de combustible que llevarán a los astronautas de regreso a la Tierra.
Quizás una docena de veces durante el próximo año marciano (o dos años terrestres), el equipo de Hecht encenderá MOXIE, durante el cual espera que produzca entre 6 y 10 gramos de oxígeno por hora, suficiente para mantener a un cachorro. El objetivo principal de la misión será demostrar que la tecnología funciona en el polvoriento planeta desértico. “En el laboratorio pueden funcionar todo tipo de cosas que no funcionan en el campo”, dice Hecht. “Incluso en la Tierra hemos aprendido esa lección constantemente”.
Una de las principales preocupaciones es cómo responderá MOXIE al entorno marciano tremendamente variable. La temperatura puede caer en picado en más de 150 grados Fahrenheit después de que se pone el sol, lo que tiene un gran efecto en la densidad del aire (intente poner un globo en el congelador y observe cómo se marchita). También es inconveniente que un tercio de la atmósfera desaparece cada invierno cuando los polos se vuelven tan fríos que el CO2 se condensa y cae al suelo en forma de hielo seco.
La fabricación de los muchos miles de libras de oxígeno necesarios para despegar del Planeta Rojo requerirá algún día un MOXIE de gran tamaño. cientos de veces más grande que el prototipo, funcionando las 24 horas del día durante al menos un año completo, sin tiempo de inactividad.
“Queremos demostrar que podemos operar en todas las condiciones, sin importar si el aire es fino o espeso, si está frío o caliente, o si hay polvo”, dice Hecht.
Los investigadores también tienen como objetivo aprender cómo operar mejor MOXIE, que es más complicado que simplemente encenderlo y embotellar la salida. La máquina es esencialmente lo opuesto a una celda de combustible, el motor en ciertos vehículos prototipo que acepta combustible químico y devuelve electricidad con un compuesto que contiene oxígeno (H2O). En cambio, MOXIE absorbe toda la electricidad que la perseverancia puede ahorrar y un compuesto rico en oxígeno (CO2), y utiliza calor y energía eléctrica para dividir el dióxido de carbono en gas monóxido de carbono (CO) y oxígeno (O).
Al menos ese es el caso ideal. Haga funcionar la máquina con demasiada suavidad y el CO2 pasará a través de los componentes internos de níquel oxidados e intactos. Pero hazlo con demasiada fuerza, y un MOXIE demasiado entusiasta eliminará ambos oxígenos. Eso sería un problema; En lugar de un gas CO incoloro, de repente tendría que lidiar con un montón de átomos de carbono desnudos que ahogarían la máquina en forma de hollín, un problema conocido por los ingenieros como coquización.
“En cierto nivel, me parece divertido que el enemigo de MOXIE sea la coca”, bromea Hecht.
En esta misión, el equipo sintonizará MOXIE a mano, evitando la coquización y la oxidación ajustando la cantidad de CO2 que absorbe, el voltaje que usa y la temperatura que alcanza. Pero Hecht espera que las versiones futuras necesitarán inteligencia artificial para administrarlo lo suficientemente bien como para garantizar que los astronautas regresen a casa.
Perseverance es el primer rover de Marte que dedica una parte de su preciosa carga útil a la preparación directa para ese futuro viaje con tripulación, un cambio estratégico que ha estado en proceso durante años.
La división de la NASA responsable del avance de la exploración humana ha tenido cuatro preguntas candentes sobre Marte durante décadas: cómo es la radiación, cuánto interferirá el polvo con el equipo, cómo se puede aterrizar una nave espacial pesada en la superficie y cómo pueden aprovechar los astronautas los recursos del Planeta Rojo para aligerar la carga que llevan consigo desde la Tierra. La agencia planeó usar la perseverancia para responder esa cuarta pregunta ya en 2013.
“En el primer momento, cuando solicitaron propuestas por primera vez, dijeron ‘estamos trabajando en una parte de esto para prepararnos para la exploración humana’”, dice Hecht.
La NASA no ha precisado los detalles de sus misiones tripuladas a Marte, que podrían comenzar en 15 a 20 años, pero casi todas las propuestas asumen la capacidad de producir oxígeno allí. De lo contrario, llevar suficiente propulsor —que es tres cuartos de oxígeno— para llegar a casa simplemente no es factible. El aire respirable para los humanos (y cualquier cachorro de compañía) también es una buena ventaja.
Eso significa que el próximo MOXIE que salga de la Tierra podría ser el verdadero negocio, y el trabajo en la versión de tamaño completo está en marcha. Energía OxEon en Utah, una de las muchas instituciones involucradas en el desarrollo de MOXIE, ya está probando un dispositivo prototipo de próxima generación que puede bombear más de dos libras de oxígeno por hora. “Pones dos o tres de esos juntos y listo”, dice Hecht. (Configuración del planta de energía nuclear necesario alimentarlos, sin embargo, es un problema para otro día).
Por ahora, el equipo de MOXIE se centra en pasos más pequeños. Después del aterrizaje de Perseverance, se registraron con una sola orden. Un error de comunicación común y corriente les impidió recibir todos los datos que esperaban. Pero pudieron obtener una respuesta simple que indicaba que la caja dorada había sobrevivido al aterrador aterrizaje, lo que ayudó a todos a respirar un poco mejor.
“Eso fue suficiente para decirnos que lo logramos”, dice Hecht, “y eso no es un logro trivial cuando acabas de viajar de un planeta a otro”.